Нержавеющая сталь, вездесущий материал в нашей повседневной жизни, часто воспринимается как не подверженная коррозии.особенно оксаловой кислотыУченые систематически исследовали это явление, раскрывая механизмы, стоящие за "Ахиллесовой пятой" из нержавеющей стали.
Оксальная кислота, естественная органическая кислота, содержащаяся в растениях, таких как шпинат и чай, играет важную роль в промышленной очистке и процессах окрашивания текстиля.для некоторых типов нержавеющей стали специально ферритических классов 430 и 444 оксальная кислота становится мощным коррозионным агентомЭти стальные сорта, ценные за их коррозионную стойкость и механические свойства, демонстрируют неожиданную уязвимость в кислой среде.
Исследователи использовали несколько экспериментальных подходов для изучения поведения коррозии:
- Измерение потери веса:Образцы погружали в растворы оксаловой кислоты, при этом уменьшение веса указывало на степень коррозии.
- Испытание поляризации постоянного тока:В этом электрохимическом анализе оценивались поверхностные реакции и коррозионная стойкость.
- Мониторинг естественного электродного потенциала (NEP):Отслеживает динамические изменения электрохимического состояния стали во время коррозии.
- Спектроскопия атомной абсорбции:Точное измерение содержания растворенных металлов (железа, хрома) в растворах.
- Ультрафиолетовая спектроскопия:Определены металло-оксалатные комплексы, образованные во время коррозии.
- Полное растворение хрома:Вопреки общепринятому представлению о защитной роли хрома, спектроскопический анализ показал почти полное растворение хрома в растворе, а не защитное образование оксида.
- Комплексная формация:Ультрафиолетовый анализ подтвердил наличие комплексов [Fe(C2O4) ]3- и [Cr(C2O4) ]3-, продемонстрировав, как ионы металлов связываются с анионами оксалата, образуя стабильные соединения, ускоряющие коррозию.
- Термодинамический анализ:Вычисленные константы стабильности и значения свободной энергии Гиббса показали, что более высокие температуры способствуют сложному образованию, что объясняет температурно-зависимые скорости коррозии.
Исследование определяет четкий механизм коррозии:
- Растворение металла высвобождает ионы железа и хрома в растворе.
- Эти ионы образуют стабильные комплексы с оксалатными анионами.
- Сложное образование создает градиент концентрации, который приводит к дальнейшему растворению металла, создавая автокаталитический цикл коррозии.
Примечательно, что полное растворение хрома предотвращает образование защитных слоев оксида, оставляя сталь уязвимой для постоянной атаки.
При использовании оксаловой кислоты для очистки оборудования из нержавеющей стали необходимо тщательно контролировать концентрацию и температуру.При выборе материала необходимо также учитывать специфические кислотные среды, в которых обычные нержавеющие стали могут быть менее эффективными..
Исследование дает основополагающие сведения о механизмах коррозии из нержавеющей стали и подчеркивает необходимость дальнейшего изучения таких факторов, как pH и содержание кислорода.Будущие исследования могут привести к улучшению коррозионностойких сплавов и лучшим стратегиям защиты для промышленных применений.